DVD
Obsah
Úvod
Provedení šuplíková
štěrbinová
DVD má proti klasickým CD zvýšenou kapacitu danou především zvýšením frekvence světelného paprsku. Změna z infra červeného na jasně červenou se zmenšila plocha pitu a tím kapacita disku na 7mi násobek (připravují se zelené a modré lasery v r. 2004 v prodeji). Standard v roce 1998 je DVD-2 a připravuje se DVD-3, který umožní přehrávání všech starších disků. Rychlosti DVD ROM jsou 12x (1,35MB/s) a jejich zvyšování je zatím bez efektu, neboť již vyšší rychlosti vyžadují speciální přípravu dat. Existuje DVD 16x tj. 21,6MB/s. Obvykle je udávána hodnota např.: 12/40 což značí 12x1350kB/s (někde uváděno 1385kB/s) pro DVD a 40x150kB/s pro CD.. Technologie CAV nebo P-CAV a navíc u dvojvrstvých – double layer - disků se rychlost podstatně snižuje,navíc dvouvrstvé disky kvůli rovnoměrnému záznamu na obě vrstvy jsou jednoseansové, tzn. nelze na ně připisovat. Časová úspora u vypylování DVD 16x oproti 8x je jen 2,5min., neboť vypalovačka na plnou rychlost pracuje jen chvíli.
CD DVD Blu HD DVD
rozteč drah 1,6um 0,74um 0,37m
délka pitu 0,83um 0,42um 0,204m
šířka pitu 0,25m
vln. Délka 780nm 650 až 635nm 406nm
num.apretura 0,45 0,60
základní rychlost 150kB/s 1350kB/s 4,6MB/s
dat. Vrstva ve hlobce 1,1mm 1,1mm 0,1mm 0,6mm
Tenčí paprsek si vyžádal i poloviční tloušťku plastové vrstvy, takže se jednoduché DVD lepí ze dvou kotoučů, aby se dosáhlo stejné mechanické pevnosti a tloušťky. To umožnilo zvýšení počtu aktivních vrstev na 2. Zaostřování jak DVD vrstev tak i klasických CD stejným laserem se provádí změnou ohniskové vzdálenosti (odpadají mechanické díly). Ta se mění pomocí asférické čočky s holografickým prvkem.
Kvůli zvětšené hustotě a zvýšenému výskytu chyb bylo změněno kódování z 8:14 na 8:16.
Čtyři základní technologie
• SD DVD Digital Video Disk [2] nebo také Digital Versatile Disk má nosiče klasického
• DVD DL dual Layer se dvěmi vrstvami (2x4,7GB) – jednorázově zapisovatelné (zatím)
• HD DVD red laser , zpětně kompatibilní s DVD, jednovrstvé 15GB, dvouvrstvé 30GB
• Modré lasery - zařízení používají 3 známé kodeky: MPEG-2, H.264 (verze MPEG-4) a VC9 od Microsoftu, pro zvuk: DTS++(digital Theater Systém), MLP (Meridian lossless Packaging)-beztrátová komprimace. Barva laseru je modrofialová -405nm
• Blue technolgy – BR - BD - 2x2 vrstvy po 27GB. Záznamová vrstva je jen 0,1mm pod povrchem, velmi odolný povrch, lepší zaostření
HDMI rozhraní podporující až 1080p (progresive – plný) řádků pro video – rozlišení 1920x1080
Podpora 8 kanálů DOLBY.
Firma Pioneer vyrábí 20ti vrstvý blu-ray s kapacitou 500GiB
• HD-DVD – neboli AOD - Advance Optical Disc - modrý laser – 15GB na vrstvu – zpětně kompatibilní s DVD, neboť má hloubku záznamu klasických 0,6mm pod povrchem( je uprostřed). Menší náklady na mechaniku – shodné díly.
• EVD – enhanced video disk (pouze Čína)
DVD používají
• formát (12cm (4,75”), 1,22mm) je novým standardem pro optickou digitální paměť. Používá lasery
• červené barvy 650 a 635nm. Hlavy jednotek musí ale být schopny emitovat záření i v infračervené barvě pro klasické CED, Fa Pioneer v r. 2000 vyrobila dvouvrstvý disk o kapacitě 27,4GB s fialovým laserem (402nm) a tedy vzdáleností stop 0,37um.DVD s
• modrými lasery se nazývají blu-ray nebo HD-DVD nebo EVD (enhanced versatile disk) nebo BD - kapacita 23GB tj. 5x více než DVD , BD-RE jednovrstvé 25GB
• Datový tok je 4692 kB/s= 3500+3*384+4*10 - tj jeden obrazový + 3 zvukové kanály a 4 verze titulků. V březnu 97 byla uvedena DVD s dvojnásobnou rychlostí 2,75MB/s
• hustota záznamu je přibližně 3násobná, a tedy pro stejnou rychlost přenosu CD musí mít 3krát větší otáčky.
• interface EIDE a SCSI, USB2
• i poloviční výška
Formát DVD není doposud standardizován, i když existuje DVD konsorcium, které se snaží některé formáty prosadit Preferované technologie jsou DVD-RAM, DVD-R a DVD-RW. Rozlišujeme
• DVD Video - má kapacitu 4,7GB a lze přehrát 133min filmu v MPEG2 s 4kanálovým dolby zvukem nebo 8ti normálními kanály, 32 titulkovacích stop, podpora širokoúhlého TV formátu (16:9). Pro oboustranné disky je kapacita dvojnásobná. První přehrávače spojující funkci videorekordéru, audiopřehrávače. Uvažuje se o standardu MPEG4, který bude aplikovanán u HD DVD (15GB). U blue technology postačí MPEG2 (23GB).
• DVD ROM - rozměr 12,5”, ATAPI nebo SCSI-2,rychlost 1350kB/s (9ti násobná), otáčky od 570 do 1390/min.kapacita
• DVD-5 jednostranný, jednovrstvý 4,7GB
• DVD-9 jednostranný, dvouvrstvý 8,5GB – spirály jsou proti sobě
• DVD-10 dvoustranný, jednovrstvý 9,4GB
• DVD-18 dvoustranný, dvouvrstvý 17,0GB
Vysoká kapacita přenosu dovoluje přenos až 9ti kanálů současně. Využívá se to pro několikajazyčné doprovody nebo u porno produkce k současnému náhledu na objekt z několika úhlů.
• DVD - R kapacita (1997) 3,8GB. Použitý princip je stejný jako u CD-R, ale substráty jsou tenčí 0,6mm. Zatím se hromadně nevyrábí. Z nich jsou odvozené (tedy i kompatibilní) disky DVD-R/W.
λ = 650nm, jednovrstvé s kapacitou 4,7GB, dvouvrstvé 8,5GB. Vyrábí se i oboustranné, vše většinou lisované
• BD-R – blu ray zapisovatelé disky
• přepisovatelné disky soupeří o standard 4 skupiny firem
• DVD +R/RW Sony a Philips s DVD+RW (dříve hráli za Beta video) a
• SVD-RAM Hitachi, Panasonic (Matsushita) a Toshiba s DVD-RAM (ty, které s VHS video zvítězily).
• Pioneerův DVD-R/W a
• NECův MVDisc,
Přepisovatelné disky
DVD-RAM
přepisovatelný disk o kapacitě 2,6GB (1997). DVD-RAM je založen na technologii změny fáze. Materiál (stříbrné kotouče) je buď v amorfním tvaru nebo krystalické fázi (nenahraný disk, 0). Materiál Ag-In-Sb-Te se při nahrávání zahřívá na 500 - 7000C. Zkapalněné místo se potom rychle ochlazuje a tak přechází do amorfního stavu. Mazání se děje zahřátím na 2000C a pomalým ochlazováním, kdy atomy přejdou opět do krystalického stavu. Medium se skládá z plastového drážkovaného základu pro přesné navádění. Norma z r. 1997 mluví o oboustranném disku s kapacitou 2.6MB na každé straně (u většiny přehrávačů se musí disk, který je v umělohmotné kazetě, otáčet). Stopy jsou kruhové jako u mg. disků a vytváří pozvolné meandry - tato technologie se nazývá Warbling neboli Wobble track. Sousední stopy jsou tedy v různých výškách a tím servo ani čtecí hlava nemůže omylem číst rozostřenou sousední stopu. (navíc drážky slouží pro vedení serve při nahrávání) Chybovost se tím snižuje až na 10-23. Technologie změny fáze má být v budoucnu nahrazena technologií MO7, která umožní kapacitu disku zvýšit na 7GB.
5,2GB (leden 1998) s laserem 635 až 650 nm stopa 0,6um (jiný pramen). Cena je několikanásobně vyšší než stejná kapacita CD RAM (1698). Disky DVD RAM jsou pomalejší (2násobá rychlost oproti 20ti násobné CD RAM).
Jednostranné disky DVD RAM jsou obvykle zpětně kompatibilní s nižšími typy. Včetně CD, mimo nahrávání CD-R a CD-RAM. Tedy dovedou číst i DVD-ROM a CD ROM. Některé dovedou nahrávat i DVD-R. Kapacita těchto disků při formátování UDF (Universal Disk Format) je 2x2,3GB, při formátování WindowsFAT16 jen 2GB na stranu.
DVD RAM potřebuje Caddy a omezení kapacity je pro tento formát neperspektivní.
Nevýhodou disků DVD RAM je potřeba cartrige – disky jsou uloženy v pouzdře. Jednostranný disk jde z pouzdra teoreticky vyjmout, a používat ho samostatně, ale takový disk již nelze přepisovat. Disky jsou velmi citlivé na nečistoty a dotyk, takže pouzdra jsou nutná.
Mechaniky používaji technologii CLV.
I když je tento formát podporován DVD Consorciem ( Matsushita), nelze disky DVD RAM číst v mechanikách DVD ROM.
aser power zápis
(výkon)
mazání
čtení
záznam před
po zápisu
čtení - odrazivost
DVD RAM se skládá z vrstev
DVD CD
ochranná vrstva ano ano
odrazná vrstva ano ano
protective (oddělovací) ano ----
záznamová ano ----
protective (oddělovací) ano ----
substrát ano ano
DVD+RW
DVD+RW (DVD+Rewritable - firmy Sony a Philips) je pokračování CD RW. Klade důraz na úschovu dat, nikoli na video. 3GB na každé straně. A podporuje DVD ROM, DVD-R, DVD-Movie, CD-ROM, CD-R, CD-RW a CD-Audio. Nepodporuje DVD-RAM. Rychlost zápisu 12x. Od r. 2001 lze tedy přehrávat na DVD ROM a DVD-video.
Kapacita 4,7GB.
Dva podformáty
• VR pro DVD rekordéry
• VF pro počítačové
DVD-RW
DVD-RW je nový (r. 2000) nekompatibilní systém s existujícími přepisovatelnými systémy. (JVC, Pioneer, Sharp)
Disky nejsou umístěné v pouzdru, ale nelze je opět číst mechanikách DVD ROM . Jsou kompatibilní s DVD-R a CD-R/RW
Rychlost čtení DVD je 4x, CD 24x a zápis 2x, tj. 2,76MB/s a přepis 1x tj. 1,38MB/s
Kapacita 4,7GB, počet přepisů 1000.
DVD-R, DVD+R
Oba systémy mají jedinou spirálovitou stopu. Rozdíl je pouze v logickém uspořádání disku.
BD-RE
blu ray recordable/erasable
Další formáty přepisovatelných DVD
Následující formáty se jeví jako neperspektivní (r. 2000)
• DVD-MMVFF (Multimedia Video File Format) od firmy NEC s kapacitou 3,2GB na každou stranu. Je asi také neperspektivní
• DVD-R/W od fy Pioneer umí 3,95GB (4,5GB) na stranu a má skvělou korekci chyb. Velmi drahé zařízení a tedy také asi nebude standardem. Lze přehrávat v DVD-ROM mechanice a nOPk, včetně disků DVD-R.
Nejběžnější formát.
• DVD-Audio mají navzájem nekompatibilní formáty. Používání schválených formátů je doporučeno jak pro audio disky tak i pro doprovodný zvuk DVD.
Používané formáty jsou
• MPEG-2 Audio scválený pro filmy TV v normě PAL
• Dolby Digital AC-3 pro normu NTSC, která je doporučená i pro Evropu. Dolby digital
• DSD Data Stream Direct firem Sony Philips - vyžaduje nové nahrávací studia a
• LPCM - Linear Pulse Code Modulation zbývajících firem. (Původní specifikace DVD)
• HD-DVD Přepisovatelný formát (High Definition, nebo High Density) nové generace optických disků DVD (modrý laser) schválila v r. 2004 organizace DVD Forum. Zachována zůstala velikost kotoučků (průměr 12cm), ale čtyřnásobně byla zvýšena kapacita uložených dat na 20GB. Již dříve byla standardizována verze určená pouze ke čtení. Její kapacitu byla stanovena na 15 GB. Na vývoji nového formátu se podílely především společnosti Toshiba a NEC. Formát soupeří s Blu Ray. Toshiba vyvinula technologii, která detekuje typ media a nastavuje šířku paprsku a zaostřuje čočkou na různé hloubky datové vrstvy. Tím lze jednou mechanikou číst a zapisovat všechna media včetně CD , HD DVD a Bourat
Windows Vista podporuje HD DVD (mechaniku).
• Total HD je formát media, který funguje jak v mechanikách Blu Ray tak i HD-DVD
Technologie
CD DVD Zvýš. Hustoty Technologie
Rozteč stop 1,6um 0,74um 2,2 snížení tl. Disku z 1,2 na 0,6mm, konstrukce čočky
min. délka prohlubně 0,83um 0,4um 2,1 z 780nm na 650nm
účinnost modulace 8/14 8/16 1,7 nová modulace korekce chyb
efektivnost formátu 0,6 0,85 1,4 stabilita zdroje
Kapacita 688MB 4,8GB 6,8
Laser 780um 635um
num. Apertura 0,45 0,6
opr. Kód CIRC RS-PC
strb audia 44,1kHz 96kHz
Dynamika 98db 146db
kódování obrazu MPEG1 MPEG-2
Cache 512kB
DVD má záznam na spirále s malým stoupáním.
DVD podporuje dva systémy pro kódování zvuku
• Dolby Surround AC-3, který rozkládá zvuk do 5ti směrových kanálů (L, C, R, LS, RS) a jednoho basového nesměrového kanálu (subwooferu)
• MPEG-2 Audio rozlišuje též střední pravý a střední levý kanál.
Oba systémy jdou provozovat s redukcí kanálu na 4 (L, R, C, S) nebo 2 (L, R) nebo mono
Tabulka schopností jednotlivých drivů zapisovat nebo číst na mediích Platí pro DVD zařízení 2. generace.
Media/
Zařízení CD ROM CD-R CD-RW DVD-ROM DVD-R DVD-RAM
CD ROM Read R R R R R
CD-R Read R/W R/W R R R
CD-R2 Read R/W R/W R R R
CD-RW read R R/W R R R
DVD-ROM R R R
DVD-R R R/W R/W
DVD-RAM R R R/W
Nový standard UDF pro DVD umožňuje zvýšit kapacitu do 128TB, podporuje čtení všech CD,, nezávislost na OS, unicode.
Přehled formátů
Formát Strany/vrstvy Datová kapac Video kapacita X větší než CD
DVD 5 SS/SL 4,38GB 2,2h max 9h 6,9
DVD 9 SS/DL 7,95 4 max 16,5 12,5
DVD10 DS/SL 8,75 4,5 18,1 13,8
DVD 14 DS/ML 12,3 6,5 25,6 19,4
DVD 18 DS/DL 15,9 8 33 25
DVD R(1.0) SS/SL 5,8 1,8 7,6 5,8
DVD R(2.0) SS/SL 6,9 2,2 9 3,9
DVD RAM (1.0) SS/SL 3,8 1,2 4,9 3.8
DVD RAM (2.0) SS/SL 6.9 2,2 9 6,9
DVD RW (1.0) SS/SL 4,4 1,4 6,4 4,4
DVD RW (2.0) SS/SL 6,9 2,2 9 6,9
ML medium se smíšenou vrstvou – Mixed Layer
ATIP
Ve firmare vypalovaček jsou strategie vypalování pro jednotlivé typy médií.. Vypalovačka musí nejdříve z media přečíst jedinečné identifikační číslo ATIP a podle něho z firmware vybírá patřičnou strategii.
Pokud pro dané ATIP neexistuje strategie, pak vypalovačka
• Může vypálit vzorek dat na vnitřní okraj media, který není jinak využit, a podle přečtených hodnot zvolí strategii, nebo
• Vypaluje nižší rychlostí, obvykle 4násobnou
Vzhledem k omezenému místu ve vypalovačce (2MB) firmy provádí stálý upgrade strategií podle silnějších výrobců médií.
DVD regiony
Většina mechanik má kódovaný region, který lze omezeně měnit (obvykle5x) a pak se na trvalo zapíše do EPROM.
Kód je pro zajištění spouštění filmů, které měly v daném regionu již premiéru, jinak musí být blokovány.. Každý přehrávač má svůj interní kód regionu, který umožňuje spuštění jen odpovídajících filmů.
Některé mechaniky (ASUS a Samsung) mají kód 0 což je bez omezení
Kódy:
0 - žádné omezení
1 - USA, Kanada
2 - Evropa, Japonsko, Střední východ, Egypt,, JAR, Gronsko
3 - Jižní Asie(Tchajvan, Filipíny,Korea, Indonésie, Honkong)
4 - Austrálie, Nový Zéland, Jižní Amerika,Mexiko, Karibik, Tichomořské ostrovy
5 - Rusko, Východní Evropa, Afrika, Indie,. Severní korea, Mongolsko
6 - Čína
Instalace DVD mechaniky
je popsána v PC World 11/99
1. Ověřit, zda počítač jede bez chyb (start -nastavení - ovl. panely - Systém - správce zařízení)
2. Instalace MPEG karty (karta má konektory: konektor stereovýstupu, Digitální připojení, připojeníTV, připojení monitorua vstup obrazu z video karty
3. instalace DVD mechaniky: IDE sekundární (resp. primární), nastavení jumperu na mechanice (slave, single)
4. zapojení kabeláže:
• propojit obě mechaniky (pokud je i CD) na konektory zvukové vstupy (na ploše desky) DVD na audio 1 IN, CD na Audio2 In
• Audio out na zvukovou kartu
• Zapojit monitor na MPEG kartu
• propojit výstup video karty se vstupem (obvykle kulatý) na MPEG kartě
• zapojit TV na TV výstup
• připojit stereo zařízení na stereovýstup (zařízení musí umět dekódovat zvuk Dolby Digital Surround
5. Instalace ovladačů a software pomocí instalace nového zařízení ve WIN95 nebo 98
Potisk
Pro přímé potiskování disků se používá laser DVD vypalovačky. Tato technologie se nazývá Light Scribe, která vzžaduje
• DVD vypalovačku Light Scribe
• Speciální média
• Software
Laser výkonem 32mW zahřívá aktivační chemikálii tzv. Leuco-dye, která mění barvu. Další složka povrchové vrstvy tuto změnu stabilizuje.. Vypaluje se v soustředných kruzích.
Kódování DVD
DVD používá zabezpečovací šifrovací metodu Content Scrambling Systém – CSS. Ke kódování videa a audia se používá 5B (40ti bitový) klíč. Každý výrobce DVD přehrávače (jak hardwareového tak i softwareového) pak vlastní jedinečný klíč. Každý DVD disk pak obsahuje 400 těchto klíčů. Díky tomu lze číst kazdé DVD každým přehrávačem.
FMD-ROM
Od firmy Contelation 3D – Fluorescent Multilayer Disc ROM
Připravuje výrobu 140GB disků klasické velikosti CD. Video disky pojmou cca 1h videa v poloviční kvalitě – rozlišení QSIF při MPEG1. DVD disky nelze zvyšovat hustotu kvůli parametrům sériově dosažitelných laserových přenosek.
Zvyšování počtu vrstev vede ke zkreslování signálu díky ohybu a rozptylu odraženého světla na dalších vrstvách. U dvouvrstvého DVD disku je návaznost vyřešena protichůdností spirál vrstev nad sebou. U dvoustranných disků DVD je obvykle nutné disk ručně otočit.
FDM ROM nemá klasickou odrazovou vrstvu, ale tzv.reflexní neboli transparentní vrstvu z fluorescentního materiálu, která je osvícena laserovým paprskem. Odražené světlo má od rozdílných vrstev rozdílnou a také jinou vlnovou délku než světlo laseru. Čtecí systém FMD pak pomocí filtru filtruje zpětné paprsky a vyhodnocuje tak logické informace bez vlivu ostatních vrstev. Teoreticky lze použít až 100 vrstev (teoreticky 1TB), počítá se se dvěma typy a to s 12 vrstvami (kapacita 56GB) a 30 vrstvami s kapacitou 140GB. Nositelem informace tedy nejsou land a pit jako u DVD.
Přenosová rychlost je až 1GB/s neboť lze číst z několika vrstev současně.
Použití : videokamery, digitální fotoaparáty, MP3, HDTV. Pokud se týká filmů, jsou doplňovány tzv. extras, tj. videoklipy o hercích, rozhovory, reklamami a často i hrami.
Obdobě je plánovaná výroba paměťových karet ROM o kapacitě 4GB
A RAM 1GB
FMD-WORM
S kapacitou shodnou jako u FMD ROM. Disk může obsahovat i části ROM, respektive RW.
FMC
Fluorescent Multilayer Card s kapacitou okolo 10GB slouží stejně jako DVB neboli DBC – Digital Business card jako navštívenka
Ochrana autorských práv
Pčechodem na DVD a Blu-Ray je zvětšena ochrana. Nová norma AACS (Advance Access Content Systém vyžaduje nový hardware, neboť
• Žádný signál s rozlišením 1920x1080 pixelů nesmí být volně dosažitelný, tzn všechny spoje musí být zakrytované u všech součástek
• Všechny komponenty musí mít vlastní klíč
• Kláče se musí po 18 měsících měnit
• Nesmí mít žádný analogový výstup, připojení obrazovek (televizorů přes DVI nebo HDMI s kopírovací ochranou HDCP. – platnost od 2011 a od 2013 se přístroje s analogovými výstupy nesmí prodávat.